JP6957765B2 - High-speed multi-hop network with beamforming - Google Patents
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Description
[0001] 本発明は、一般に、ビームフォーミングを用いる無線マルチホップネットワークに関する。特に、本発明は、地理的エリア内の全てのノードをサポートするのに必要な基地局の数を低減するとともに、高速データ伝送及びリンク障害許容力をサポートするようなネットワークに関する。 [0001] The present invention generally relates to wireless multi-hop networks using beamforming. In particular, the present invention relates to networks that reduce the number of base stations required to support all nodes in a geographic area while supporting high speed data transmission and link fault tolerance.
[0002] 常に、大きい地理的エリアにわたって、例えば、辺地に散在する多数のユーザ端末(UT)への移動体通信及びインターネット接続を提供する必要がある。衛星通信は、一般に、大きい地理的エリアにわたってマルチユーザ通信をサポートするための好ましいオプションと考えられるが、衛星通信システムを構築することは、通常、手頃なものではない。代替的に、地上波通信システムが、より実際的に手頃なオプションである。それにも関わらず、かなりの数の基地局(BS)を設置して、大きい地理的エリアにわたってUTをサポートする必要があり、各BSは、通常、例えば30kmの直径を有するマクロセルをカバーするためのハイタワーベースのBSである。このようなBSを確立することは、コストがかかる。同じ地理的エリアにわたってマルチユーザ通信をサポートするのに必要なBSの数を低減する又は最小にすることができるような通信技術を有することが望ましく且つ実際に有利である。 [0002] There is always a need to provide mobile communications and internet connections over large geographic areas, for example to a large number of user terminals (UTs) scattered in remote areas. Satellite communications are generally considered the preferred option for supporting multi-user communications over large geographic areas, but building satellite communications systems is usually not affordable. Alternatively, terrestrial communication systems are a more practically affordable option. Nevertheless, a significant number of base stations (BSs) need to be installed to support UTs over large geographic areas, each BS typically for covering macrocells with a diameter of, for example, 30 km. It is a high tower based BS. Establishing such a BS is costly. It is desirable and practically advantageous to have a communication technology that can reduce or minimize the number of BSs required to support multi-user communication over the same geographic area.
[0003] 本発明では、無線マルチホップ通信ネットワークを作動させるための方法を提供する。前記ネットワークは、地理的エリアにわたって分散される複数のノードを含む。前記ノードは、1つ又はそれ以上のBSと、複数のユーザノードとからなる。前記1つ又はそれ以上のBSは、コアネットワーク(CN)に接続される。前記ノードの各々は、適応ビームフォーミングのためのアンテナアレイを含む。本方法の実施形態による個別のユーザノードの動作の詳細は、以下の段落で説明する。本発明は、また、ユーザノードの各々が、個別のユーザノードの動作の詳細について本明細書で開示される実施形態のいずれかにより実行するように構成されるネットワークを提供する。 [0003] The present invention provides a method for operating a wireless multi-hop communication network. The network includes a plurality of nodes distributed over a geographical area. The node consists of one or more BSs and a plurality of user nodes. The one or more BSs are connected to the core network (CN). Each of the nodes includes an antenna array for adaptive beamforming. Details of the operation of individual user nodes according to the embodiment of this method will be described in the following paragraphs. The present invention also provides a network in which each of the user nodes is configured to perform in any of the embodiments disclosed herein in detail of the operation of the individual user nodes.
[0004] 個別のユーザノードは、その前記アンテナアレイによって、前記個別のユーザノードの周囲エリアをスキャンして、前記ノードのサブセットを識別する。前記サブセット内の各ノードは、前記個別のユーザノードと無線通信可能な到達可能ノードであり、少なくとも1つのBSとの通信を介して直接的に、又は少なくとも1つの他のユーザノードを間に含むルートを介して間接的に、前記CNに接続可能である。 [0004] An individual user node scans the surrounding area of the individual user node by its antenna array to identify a subset of the node. Each node in the subset is a reachable node that is wirelessly communicable with said individual user node and includes directly or in between at least one other user node via communication with at least one BS. It is possible to connect to the CN indirectly via a route.
[0005] 前記個別のユーザノードは、前記サブセット内の個別の到達可能ノードのための複数のノード特定情報項目を決定する。前記ノード特定情報項目は、前記個別の到達可能ノードと前記個別のユーザノードとの間のロケーションの遠さの度合いを示すための遠さ値を含む。 [0005] The individual user nodes determine a plurality of node-specific information items for the individual reachable nodes within the subset. The node specific information item includes a distance value for indicating the degree of distance of the location between the individual reachable node and the individual user node.
[0006] 次に、前記個別のユーザノードは、ターゲット到達可能ノードを選択して、前記個別のユーザノードと前記CNとの間のデータ通信が、前記ターゲット到達可能ノードを介して行われるようにする。前記ターゲット到達可能ノードは、前記ノードの前記サブセットから選択され、前記サブセット内の1つ又はそれ以上の到達可能ノードの中で最も低い遠さ値を有し、前記1つ又はそれ以上のBSの全てが、前記個別のユーザノードと直接通信可能であるとは限らないとき、前記個別のユーザノードが、前記ターゲット到達可能ノードを介する少なくとも1つのBSへのマルチホップ通信によって、前記CNと依然として通信可能であるようになっている。これによって、前記CNと全ての前記ユーザノードとの間のデータ通信をサポートするのに十分な前記1つ又はそれ以上のBSの総数を、同じ地理的エリアにわたってマルチホップ通信を用いないシナリオと比較して、低減することができる。 [0006] Next, the individual user node selects a target reachable node so that data communication between the individual user node and the CN is performed via the target reachable node. do. The target reachable node is selected from the subset of the nodes and has the lowest distance value of one or more reachable nodes in the subset of the one or more BSs. When not all are directly communicable with the individual user node, the individual user node still communicates with the CN by multi-hop communication to at least one BS via the target reachable node. It has become possible. This compares the total number of one or more BSs sufficient to support data communication between the CN and all the user nodes with a scenario without multi-hop communication over the same geographic area. And can be reduced.
[0007] 前記個別のユーザノードが前記CNに転送すべきデータを有するとき、前記個別のユーザノードは、その前記アンテナアレイを前記ターゲット到達可能ノードに向くように構成し、その後、前記データを前記ターゲット到達可能ノードに送信する。 [0007] When the individual user node has data to be transferred to the CN, the individual user node configures the antenna array to point towards the target reachable node, after which the data is transferred to the CN. Send to target reachable node.
[0008] 好ましくは、前記個別のユーザノードは、前記周囲エリアをスキャンして前記サブセットを更新することと、更新後に前記サブセット内の各到達可能ノードのための前記複数のノード特定情報項目を決定することと、前記選択されたターゲット到達可能ノードを更新することとを周期的に繰り返す。 [0008] Preferably, the individual user node scans the surrounding area to update the subset and, after the update, determines the plurality of node specific information items for each reachable node in the subset. And updating the selected target reachable node are periodically repeated.
[0009] 前記ターゲット到達可能ノードが、リンク障害により、前記個別のユーザノードから送信される前記データを受信できないとき、好ましくは、前記個別のユーザノードは、前記ターゲット到達可能ノードを破棄することによって前記サブセットを更新して、次のターゲット到達可能ノードを選択するようにして、前記個別のユーザノードの前記アンテナアレイを前記次のターゲット到達可能ノードに向くように再構成し、前記データを前記次のターゲット到達可能ノードに再送信する。その結果、前記ネットワークを障害許容力及び自己回復力があるものにする。 [0009] When the target reachable node is unable to receive the data transmitted from the individual user node due to a link failure, the individual user node preferably by destroying the target reachable node. The subset is updated to select the next target reachable node, the antenna array of the individual user node is reconfigured to face the next target reachable node, and the data is reconfigured to point to the next target reachable node. Resend to the target reachable node of. As a result, the network is made fault tolerant and self-healing.
[0010] 一実施形態では、前記ノード特定情報項目は、更に、前記個別の到達可能ノードによってサポートされる利用可能なデータ伝送容量を示すための利用可能容量値を含む。前記サブセットが、同じ最も低い遠さ値を有する複数の到達可能ノードを有するとき、前記個別のユーザノードは、最も高い利用可能容量値を用いて、前記複数の到達可能ノードから前記ターゲット到達可能ノードを選択する。 [0010] In one embodiment, the node-specific information item further includes an available capacity value to indicate the available data transmission capacity supported by the individual reachable node. When the subset has multiple reachable nodes with the same lowest distance value, the individual user nodes use the highest available capacity value to reach the target from the plurality of reachable nodes. Select.
[0011] 別の実施形態では、前記ノード特定情報項目は、更に、前記個別の到達可能ノードの移動速度を示すためのノードモビリティ値を含む。前記サブセットが、同じ最も低い遠さ値を有する複数の到達可能ノードを有するとき、前記個別のユーザノードは、最も低いノードモビリティ値を用いて、前記複数の到達可能ノードから前記ターゲット到達可能ノードを選択する。 [0011] In another embodiment, the node specific information item further includes a node mobility value for indicating the moving speed of the individual reachable node. When the subset has a plurality of reachable nodes with the same lowest distance value, the individual user node uses the lowest node mobility value to select the target reachable node from the plurality of reachable nodes. select.
[0012] 更なる実施形態では、前記ノード特定情報項目は、更に、どのくらい最近に前記個別の到達可能ノードが前記個別のユーザノードと通信されているかを示すためのリンク最新値を含む。前記サブセットが、同じ最も低い遠さ値を有する複数の到達可能ノードを有するとき、前記個別のユーザノードは、最も高いリンク最新値を用いて、前記複数の到達可能ノードから前記ターゲット到達可能ノードを選択する。 [0012] In a further embodiment, the node specific information item further includes a link up-to-date value to indicate how recently the individual reachable node has been communicating with the individual user node. When the subset has a plurality of reachable nodes having the same lowest distance value, the individual user node uses the highest link latest value to select the target reachable node from the plurality of reachable nodes. select.
[0013] 好ましくは、前記ターゲット到達可能ノードに送信される前記データは、IPプロトコルに従って、データグラムとしてパケット化されて、前記ターゲット到達可能ノードと前記CNとの間の送信中のデータのルーティングが、前記個別のユーザノードには見えないようにする。これにより、前記個別のユーザノードを、前記ターゲット到達可能ノードと前記CNとの間のデータ送信中にリンク障害イベントを処理する負担から解放する。前記データグラムは、IPv6データグラムとすることができる。 [0013] Preferably, the data transmitted to the target reachable node is packetized as a datagram according to the IP protocol so that the transmitting data can be routed between the target reachable node and the CN. , Make it invisible to the individual user nodes. This frees the individual user node from the burden of processing a link failure event during data transmission between the target reachable node and the CN. The datagram can be an IPv6 datagram.
[0014] 本発明の他の態様は、以下、実施形態によって例示されるように、開示される。 [0014] Other aspects of the invention are disclosed below, as illustrated by embodiments.
[0015] 別個の図の全体を通じて同様の参照番号が同じ又は機能的に類似する要素を指し、また、以下の詳細な説明と共に、本明細書に組み込まれてその一部を構成する添付図面は、様々な実施形態を例示するとともに本実施形態による様々な原理及び利点を説明するのに役立つ。 [0015] Reference numbers that are similar throughout a separate figure refer to elements that are the same or functionally similar, and the accompanying drawings that are incorporated herein by reference and are part of it, with the following detailed description. , It is useful to illustrate various embodiments and to explain the various principles and advantages of this embodiment.
[0020] 当業者であれば、図中の要素は簡単化及び明瞭化のために示されるものであり、必ずしも縮尺通りではないと理解するであろう。 Those skilled in the art will appreciate that the elements in the figure are shown for simplicity and clarity and are not necessarily on scale.
[0021] 以下の詳細な説明は、本質的に単なる例示にすぎず、本発明又は本発明の適用及び用途を限定することを意図するものではない。更に、前述の本発明の背景又は以下の詳細な説明に提示されるいかなる理論によっても束縛されるものではない。 [0021] The following detailed description is essentially merely exemplary and is not intended to limit the application or use of the present invention or the present invention. Furthermore, it is not bound by any theory presented in the background of the invention described above or in the detailed description below.
[0022] 大きい地理的エリアにわたってマルチユーザ通信システムを構築するときには、いくつかのBSをセットアップし、高速ファイババックホールネットワークを設置して、これらのBSをCNに接続する必要がある。BSは、通常、大きい地理的エリアをまとめてカバーするためのハイタワーベースのBSである。BSの設置には、時間とコストの両方がかかる。更に、ファイババックホールネットワークを設置するコストは、一般に、BSの数が増加されるにつれて、増加する。地理的エリアにわたってサポートすることができるユーザの数を犠牲にすることなく、マルチユーザ通信システム内のBSの数を低減することは、常に、通信システムをセットアップする際の時間及びコストを低減する点において望ましい。本発明者らは、以下に詳述するように、マルチホップ通信とビームフォーミングとの組み合わせによって、従来のセルラ移動体通信技術と比較して、同じ地理的エリアにわたってマルチユーザ通信をサポートするためのBSの数を低減することができることを見出した。 [0022] When constructing a multi-user communication system over a large geographic area, it is necessary to set up several BSs and install a high speed fiber backhaul network to connect these BSs to the CN. BSs are usually high tower-based BSs for collectively covering large geographic areas. Installing a BS is both time consuming and costly. Moreover, the cost of installing a fiber backhaul network generally increases as the number of BSs increases. Reducing the number of BSs in a multi-user communication system without sacrificing the number of users that can be supported across geographic areas always reduces the time and cost of setting up the communication system. Desirable in. To support multi-user communication over the same geographic area by combining multi-hop communication and beamforming, as described in detail below, as compared to conventional cellular mobile communication technology. We have found that the number of BSs can be reduced.
[0023] 以下の定義は、本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いられる。「ノード」は、無線メッセージを送受信することができる無線局を意味する。「基地局」は、CN(コアネットワーク)に接続可能であるノードである。CNの例は、移動体通信システムのEvolved Packet Coreである。CNは、通常、インターネットにアクセスできる。通常、BSは、移動体通信サービスプロバイダによって作動される。「ユーザノード」は、BSではないノードである。通常、ユーザノードは、移動体通信サービスプロバイダによって作動されるBSと通信することによって、このプロバイダによって提供されるサービスを用いる通信デバイスである。ユーザノードは、固定されたもの、例えば住宅に設置される無線局、又は移動体、例えばスマートフォンとすることができる。 [0023] The following definitions are used herein and in the appended claims. "Node" means a radio station capable of sending and receiving radio messages. A "base station" is a node that can be connected to a CN (core network). An example of CN is the Evolved Packet Core of a mobile communication system. CNs usually have access to the internet. Usually, the BS is operated by a mobile communication service provider. A "user node" is a node that is not a BS. Typically, a user node is a communication device that uses a service provided by a mobile communication service provider by communicating with a BS operated by that provider. The user node can be a fixed one, such as a radio station installed in a house, or a mobile body, such as a smartphone.
[0024] 本発明は、地理的エリア内のユーザノードをサポートするために用いられるBSの数を、マルチホップ通信を用いない通信システムと比較して、低減するという利点を有する無線マルチホップ通信ネットワークを提供する。本発明は、また、このネットワークを作動させるための方法を提供する。 [0024] The present invention has the advantage of reducing the number of BSs used to support user nodes in a geographic area as compared to communication systems that do not use multihop communication. I will provide a. The present invention also provides a method for operating this network.
[0025] 図1は、本発明において本明細書で開示されるネットワークの例示的な実施形態による無線マルチホップ通信ネットワーク100を示す。ネットワーク100は、地理的エリア10にわたって分散される複数のノード111〜113、120〜122、131〜149を含む。全てのノード111〜113、120〜122、131〜149は、BS111〜113及び複数のユーザノード120〜122、131〜149に分割される。特に、BS111〜113は、CN20に接続される。図1には、本発明を例示するために、3つのBSが示されているが、本発明は、この数のBSに限定されるものではなく、少なくとも1つのBSを有しさえすればよい。特に、ノード111〜113、120〜122、131〜149の各々は、適応ビームのためのアンテナアレイを有する。
[0025] FIG. 1 shows a wireless
[0026] 図2は、ノード111〜113、120〜122、131〜149のいずれか1つである個別のノード400の構造を例示するための概略図である。個別のノード400のアンテナアレイ430は、適応ビームを実行するための複数のアンテナ要素440を含む。無線ビームを特定の方向又は所望のノードに向けるために、1つ又はそれ以上のプロセッサ410を用いて、アンテナ要素440の各々の信号利得を計算する。計算された信号利得に基づいて、1つ又はそれ以上のトランシーバ420を用いて、特定の方向に向く無線信号を生成する。高度に集束された無線ビームを有することによって、上記の特定の方向ではない他のノードへの干渉が最小にされる。これにより、ネットワーク100の全てのノード111〜113、120〜122、131〜149の間の通信リンクが、より容易に確立されるということになる。この利点を利用して、ネットワーク100の形成及び作動を実現可能にする。更に、ビームを所望のノードに集束させることによって、信号において無線電力をより良く利用することによって、所与のエラー確率の下、データ伝送速度を向上させる。ネットワーク100は、高速データ伝送をサポートするために実現可能である。
[0026] FIG. 2 is a schematic diagram for exemplifying the structure of an
[0027] 以下、図3を用いて、ユーザノード120〜122、131〜149の1つである個別のユーザノードの動作の詳細を説明するが、図3は、本発明において本明細書で開示される無線マルチホップ通信ネットワークを作動させるための方法の例示的な実施形態による個別のユーザノードを作動させるフローチャートを示す。
[0027] Hereinafter, the details of the operation of the individual user nodes, which are one of the
[0028] ステップ510、520及び530は、個別のユーザノードによって、任意の隣接するノードを発見し、最適なノードを選択することに関する。
[0028]
[0029] ステップ510では、個別のユーザノードは、そのアンテナアレイによって、個別のユーザノードの周囲エリアをスキャンして、ノード(BS及びユーザノードの両方を含む)のサブセットを識別する。サブセット内の各ノードは、個別のユーザノードと無線通信可能な到達可能ノードであり、少なくとも1つのBSとの通信を介して直接的に、又は少なくとも1つの他のユーザノードを間に含むルートを介して間接的に、CNに接続可能である。図1を参照して、以下のように、いくつかの例を示す。BSと個別のユーザノードとの間に直接見通し線経路が無い場合、BSと個別のユーザノードとの間の直接通信は、多くの場合、特に高速データ伝送が必要であるとき、可能ではないが、1つ又はそれ以上の他のユーザノードを介する間接通信は、依然として可能であることに留意されたい。間接的なマルチホップ通信を用いることによって、ユーザノードとのデータ通信をサポートするためにBSによって提供されるカバレッジエリアは、効果的に拡大される。 [0029] In step 510, the individual user nodes scan the surrounding area of the individual user nodes by their antenna array to identify a subset of the nodes (including both BS and user nodes). Each node in the subset is a reachable node that is wirelessly communicable with the individual user nodes and includes routes either directly through communication with at least one BS or with at least one other user node in between. It is possible to connect to the CN indirectly via. With reference to FIG. 1, some examples are shown as follows. If there is no direct line-of-sight path between the BS and the individual user nodes, direct communication between the BS and the individual user nodes is often not possible, especially when high speed data transmission is required. Note that indirect communication via one or more other user nodes is still possible. By using indirect multi-hop communication, the coverage area provided by the BS to support data communication with the user node is effectively expanded.
[0030] 第1の例においてユーザノード137について検討する。ユーザノード137は、ユーザノード137のアンテナアレイによって探索可能なスキャンエリア337を有し、スキャンエリア337は、図1に明示的に描かれている。スキャンエリア337内で、隣接するノード136、138が識別される。隣接するノード136、138は、それぞれ、通信リンク241、242を介して、ユーザノード137と直接通信可能である。ユーザノード136は、いずれのBSにも接続可能ではないが、ユーザノード138は、ユーザノード121、139を含むルートを介してBS113に接続可能であるので、ユーザノード137によって識別されるサブセットは、ユーザノード138のみを含むが、ユーザノード136を含まない。
[0030] Consider user node 137 in the first example. The user node 137 has a
[0031] 第2の例では、ユーザノード120について検討する。ユーザノード120は、隣接するノード131、132、111が、それぞれ、通信リンク211、212、213を介して無線到達可能であることを見つける。隣接するノード131、132は、それぞれ、BS112、111に接続可能である。隣接するノード111は、BS111そのものである。したがって、ユーザノード120によって決定されるサブセットは、BS111及びユーザノード131、132を含む。
In the second example, the
[0032] 第3の例においてユーザノード148について検討する。ユーザノード148は、通信リンク251を介して、BS112のみに接続可能である。したがって、ユーザノード148によって識別されるサブセットは、BS112のみを含む。
[0032] Consider
[0033] ステップ520では、個別のユーザノードは、サブセット内の個別の到達可能ノードのための複数のノード特定情報項目を決定する。ノード特定情報項目の各々は、個別の到達可能ノードの特定の態様に関するデータを含む。ノード特定情報項目は、個別の到達可能ノードと個別のユーザノードとの間の距離、より一般的にはその間のロケーションの遠さの度合いを示すための遠さ値を少なくとも含む。一実施形態では、個別のユーザノードが無線信号の送信電力レベルを認識しているとすれば、遠さ値は、個別のユーザノードによって受信され個別の到達可能ノードから送信される無線信号の信号強度に応じて決定される。受信信号強度及び送信電力レベルに基づいて、個別のユーザノードと個別の到達可能ノードとの間の距離を推定することによって、推定された距離を、遠さ値として用いることができる。代替的に、送信電力レベルと受信信号強度との比を、遠さ値として用いることもできる。
[0033] In
[0034] 上記の第2の例について検討する。ユーザノード120の場合、識別されたサブセットには、3つの到達可能ノード131、132、111がある。図1には、到達可能ノード131がユーザノード120に最も近く、到達可能ノード132が2番目に近く、到達可能ノード111がユーザノード120から最も遠いことが示されている。ユーザノード120からの分離において、到達可能ノード131、132、111をランク付けする目的のために、遠さ値が割り当てられる。したがって、到達可能ノード131、132、111の遠さ値には、それぞれ、1、2及び3の値が割り当てられる。1の遠さ値は、到達可能ノード131がユーザノード120に最も近いことを示す。
[0034] Consider the second example above. For
[0035] 個別のユーザノードと識別された到達可能ノードとの間の物理的距離は、両方のノードが全地球測位システム(GPS)ロケーション決定デバイスを備える場合及び識別された到達可能ノードがそのロケーション情報を個別のユーザノードに提供する場合に、正確に推定することができる。そうでない場合、物理的距離は、通常、正確に測定することが容易ではなく、測定された距離は、一般に、大きく変化しやすい。測定された距離が近すぎて、個別のユーザノードが、どの到達可能ノードが個別のユーザノードにより近いかを許容信頼レベルで決定することができないような到達可能ノードが複数存在することが起こる場合がある。このような場合、個別のユーザノードは、これらの到達可能ノードに同じ遠さ値を割り当てることができる。 [0035] The physical distance between an individual user node and the identified reachable node is determined when both nodes are equipped with a Global Positioning System (GPS) location determination device and where the identified reachable node is. It can be estimated accurately when the information is provided to individual user nodes. Otherwise, physical distances are usually not easy to measure accurately, and measured distances are generally prone to large variations. When the measured distance is too close and there are multiple reachable nodes where the individual user nodes cannot determine at the acceptable trust level which reachable node is closer to the individual user node. There is. In such cases, individual user nodes can assign the same distance value to these reachable nodes.
[0036] ステップ530では、個別のユーザノードは、ターゲット到達可能ノードを選択して、個別のユーザノードとCN20との間のデータ通信が、ターゲット到達可能ノードを介して行われるようにする。ターゲット到達可能ノードは、ノードのサブセットから選択され、サブセット内の1つ又はそれ以上の到達可能ノードの中で最も低い遠さ値を有する。ネットワーク100内のBS111〜113の全てが、個別のユーザノードと直接通信可能であるとは限らないとき、個別のユーザノードが、ターゲット到達可能ノードを介するBS111〜113の少なくとも1つへのマルチホップ通信によって、CN20と依然として通信可能であることに留意されたい。この構成によって、CN20と全てのユーザノード120〜122、131〜149との間のデータ通信をサポートするのに十分なBSの総数を、同じ地理的エリア10にわたってマルチホップ通信を用いないシナリオと比較して、有利に低減させる。
[0036] In
[0037] 第2の例について再び検討する。到達可能ノード131は、3つの到達可能ノード131、132、111の中で最も低い遠さ値を有する。したがって、到達可能ノード131は、ユーザノード120がCN20に送信すべきデータを有するとき、データ通信を行うためのターゲット到達可能ノードとして、ユーザノード120によって選択される。
[0037] Consider the second example again. The
[0038] 上記のように、複数の到達可能ノードが同じ遠さ値を有する可能性がある。これらの到達可能ノードの遠さ値のみに基づいて、ターゲット到達可能ノードを選択することはできない。ステップ530では、好ましくは、個別のユーザノードは、別のノード特定情報項目によって、同じ遠さ値を有するこれらの複数の到達可能ノードの中からターゲット到達可能ノードを決定する。
[0038] As mentioned above, multiple reachable nodes may have the same distance value. Target reachable nodes cannot be selected based solely on the distance values of these reachable nodes. In
[0039] 図4は、個別のユーザノードによって識別される到達可能ノードのためのノード特定情報項目のリスト600の一実施形態を示す。リスト600では、到達可能ノードの識別情報610、及び個別のユーザノードのアンテナアレイが到達可能ノードを位置決めするための指示方向620は、ターゲット到達可能ノードを選択する目的のために使用できない。遠さ値630とは別に、ターゲット到達可能ノードを選択するために使用できる他のノード特定情報項目は、利用可能容量値640、ノードモビリティ値650、及びリンク最新値660を含む。
[0039] FIG. 4 shows an embodiment of
[0040] 利用可能容量値640は、個別の到達可能ノードによってサポートされる利用可能なデータ伝送容量の表示である。この容量のサイズは、通常、考慮中の到達可能ノードから初期セットアップ時の個別のユーザノードに送信される。この容量は、個別のユーザノードによって用いられて、利用可能容量値640を決定する。更に、利用可能容量値640は、到達可能ノードが受ける負荷状態、到達可能ノード及びCN20からデータを送信する際のネットワーク100の一部のトラフィック状態等などの追加の要因を考慮することによって、決定することができる。より高い利用可能容量値は、個別のユーザノードがこの到達可能ノードにデータを送信するとき、この到達可能ノードが、より大きいデータ伝送容量又は帯域幅を有し、したがって、これをターゲット到達可能ノードとして選択するのがより好ましいことを示す。一実施形態では、ステップ510で決定されるノードのサブセットが、同じ最も低い遠さ値を有する複数の到達可能ノードを有するとき、個別のユーザノードは、ステップ530で、最も高い利用可能容量値を用いて、前記複数の到達可能ノードからターゲット到達可能ノードを選択する。
[0040] The available capacity value 640 is an indication of the available data transmission capacity supported by the individual reachable nodes. The size of this capacity is typically sent from the reachable node under consideration to a separate user node during initial setup. This capacity is used by individual user nodes to determine the available capacity value 640. Further, the available capacity value 640 is determined by considering additional factors such as the load condition received by the reachable node, the traffic condition of a part of the
[0041] 第4の例においてユーザノード121について検討する。ユーザノード121は、隣接するノード139、138、133が、それぞれ、通信リンク221、222、223を介して無線到達可能であることを見つける。隣接するノード133、138は、BS111に接続可能である。隣接するノード139は、BS113に接続可能である。したがって、ユーザノード121によって決定されるサブセットは、ユーザノード139、138、133を含む。図1には、2つの到達可能ノード138、139が、ユーザノード121から同様の距離を有し、他の到達可能ノード133よりもユーザノード121に近いことが示されている。したがって、ユーザノード121は、2つの到達可能ノード138、139に、同じ1の遠さ値を割り当て、一方、到達可能ノード133には、高い2の遠さ値が割り当てられる。更に、図1から、通信リンク221が、他の2つの通信リンク222、223よりも高いデータ伝送速度を有することが分かる。したがって、ユーザノード121は、2、1、1の利用可能容量値を、それぞれ、到達可能ノード139、138、133に割り当てる。ステップ530によるターゲット到達可能ノードの選択では、まず、2つの到達可能ノード139、138が、同じ最も低い1の遠さ値を有するので、候補として選択される。2つの候補のうち、到達可能ノード139が、到達可能ノード138の対応する利用可能容量値(すなわち、1)よりも高い利用可能容量値(すなわち、2)を有するので、ターゲット到達可能ノードとして選択される。
[0041] Consider the
[0042] ノードモビリティ値650は、個別の到達可能ノードの移動速度の表示である。個別のユーザノードは、この値を、到達可能ノードのタイプに応じて決定することができる。例えば、到達可能ノードは、固定された住宅、又は移動体であるスマートフォンとすることができる。より低速で移動する到達可能ノードが、個別のユーザノードがデータを送信するのにより好ましいことを理解することは非常に容易である。ノードモビリティ値650は、低い値ほど到達可能ノードの移動速度が低いことを示すように割り当てられる。一実施形態では、ステップ510で決定されるノードのサブセットが、同じ最も低い遠さ値を有する複数の到達可能ノードを有するとき、個別のユーザノードは、ステップ530で、最も低いノードモビリティ値を用いて、前記複数の到達可能ノードからターゲット到達可能ノードを選択する。
[0042] The
[0043] 第5の例においてユーザノード122について検討する。ユーザノード122は、通信リンク233、232、231をそれぞれ介して無線到達可能である隣接するノード145、146、147が、BS113又はBS112に接続可能であることを見つける。したがって、ユーザノード122によって決定されるサブセットは、ユーザノード145、146、147を含む。また、全ての到達可能ノード145、146、147は、(図1から分かるように)ユーザノード122からの距離が同様である。したがって、3つの到達可能ノード145、146、147の全てに、同じ1の遠さ値が割り当てられる。図1から、到達可能ノード147は固定されており、到達可能ノード146はゆっくり移動しており、到達可能ノード145は速く移動していることも分かる。したがって、到達可能ノード147、146、145には、それぞれ、1、2、3のノードモビリティ値が割り当てられる。ステップ530によるターゲット到達可能ノードの選択では、到達可能ノード147が、3つの到達可能ノード145、146、147の中で最も低いノードモビリティ値を有するので、到達可能ノード147が、ターゲット到達可能ノードとして選択される。
[0043] Consider the
[0044] リンク最新値660は、どのくらい最近に到達可能ノードが個別のユーザノードと通信されているかの表示である。一般に、第2の通信リンクよりも最近に用いられた第1の通信リンクの方が、第2の通信リンクよりも使用可能なままである可能性が高いと予想される。したがって、個別のユーザノードによって割り当てられるリンク最新値660は、第2の通信リンクを有する第2の到達可能ノードよりも、第1の通信リンクを有する第1の到達可能ノードに対して、高くすることができる。一実施形態では、ステップ510で決定されるノードのサブセットが、同じ最も低い遠さ値を有する複数の到達可能ノードを有するとき、個別のユーザノードは、ステップ530で、最も高いリンク最新値を用いて、前記複数の到達可能ノードからターゲット到達可能ノードを選択する。
[0044] Link
[0045] 第6の例においてユーザノード143について検討する。ユーザノード143は、通信リンク251、252をそれぞれ介して無線到達可能である隣接するノード142、144が、BS113又はBS112に接続可能であることを見つける。したがって、ユーザノード143によって決定されるサブセットは、ユーザノード142、144を含む。また、2つの到達可能ノード142、144は、(図1から分かるように)ユーザノード143からの距離が同様である。したがって、2つの到達可能ノード142、144には、同じ1の遠さ値が割り当てられる。リンク251が、データ通信のために、ユーザノード143によって最も最近に用いられると仮定する。したがって、到達可能ノード142には、例えば5のリンク最新値が割り当てられ、一方、低い1のリンク最新値が、到達可能ノード144に割り当てられる。リンク最新値は、一般に、経時変化する値であることに留意されたい。例えば、到達可能ノード142のリンク最新値は、通信リンク251がデータ通信のために再作動されるまで、時間が経過するにつれて、段階的にゼロに低下する。ステップ530によるターゲット到達可能ノードの選択では、到達可能ノード142が、到達可能ノード144よりも高いリンク最新値を有するので、到達可能ノード142が、ターゲット到達可能ノードとして選択される。
[0045] Consider user node 143 in a sixth example. User node 143 finds that
[0046] ユーザノード120〜122、131〜149のいくつかは、ネットワーク100を経時的に動的に変化させながら、移動することができるので、より早期に識別されるターゲット到達可能ノードは、もはや個別のユーザノードに最も近いものではない可能性がある。好ましくは、ステップ510、520、530は、選択される到達可能ノードを更新するために、周期的に繰り返される。ステップ540では、ターゲット到達可能ノードが更新される必要があるとき、例えば、満了期間が経過した後、ステップ510、520、530は再実行される。当業者であれば、実際の状況に応じて、満了期間を決定することができると理解するであろう。例えば、ネットワーク100は、ターゲット到達可能ノードとのリンクを確立する際の障害のイベントを収集することができる。各障害イベントでは、ステップ530を達成する時間と実際にターゲット到達可能ノードとのデータ通信行う時間との間の時間差が記録される。ネットワークは、全ての障害イベントの記録された時間差について統計的分析を行って、適切な満了期間を決定することができる。
[0046] Since some of the user nodes 120-122, 131-149 can move while dynamically changing the
[0047] 個別のユーザノードがCN20に転送すべきデータを有するとき(ステップ540でチェック)、個別のユーザノードは、そのアンテナアレイをターゲット到達可能ノードに向くように構成し(ステップ550)、その後、データをターゲット到達可能ノードに送信する(ステップ560)。個別のユーザノードから送信されるデータは、この個別のノードから発信することができるか、又は個別のユーザノードによって受信される別のユーザノードのデータを中継することの結果とすることができる。 [0047] When an individual user node has data to transfer to CN20 (checked in step 540), the individual user node configures its antenna array towards the target reachable node (step 550) and then. , Send data to the target reachable node (step 560). Data transmitted from an individual user node can originate from this individual node or result from relaying data from another user node received by that individual user node.
[0048] 好ましくは、ターゲット到達可能ノードに送信されるデータは、IPプロトコルに従って、データグラムとしてパケット化される。これにより、ターゲット到達可能ノードとCN20との間の送信中のデータのルーティングが、個別のユーザノードには見えないようにされるということになる。これは、個別のユーザノードが、ターゲット到達可能ノードとCN20との間のデータ送信中にリンク障害イベントを処理する負担から解放されるという利点を有する。一実施形態では、データグラムは、IPv4又はIPv6データグラムとすることができる。 [0048] Preferably, the data transmitted to the target reachable node is packetized as a datagram according to the IP protocol. This means that the routing of data in transit between the target reachable node and the CN20 is hidden from the individual user nodes. This has the advantage that individual user nodes are relieved of the burden of handling link failure events during data transmission between the target reachable node and the CN20. In one embodiment, the datagram can be an IPv4 or IPv6 datagram.
[0049] 実際に、個別のユーザノードとターゲット到達可能ノードとの間の通信リンクが、個別のユーザノードからターゲット到達可能ノードへのデータ送信時に、失敗する可能性がある。ターゲット到達可能ノードが、リンク障害により、個別のユーザノードから送信されるデータを受信できないとき(ステップ570)、個別のユーザノードは、CN20との接続を再確立するためのステップ580を実行する。ステップ580では、個別のユーザノードは、ターゲット到達可能ノードを破棄することによって、ノードのサブセットを更新する。そして、次のターゲット到達可能ノードが、ステップ530と同様の手順によって識別される。次のターゲット到達可能ノードが識別された後、個別のユーザノードは、(ステップ550を再実行することによって)そのアンテナアレイを次のターゲット到達可能ノードに向くように再構成する。データが、(ステップ560を再実行することによって)次のターゲット到達可能ノードに再送信される。その結果、ネットワーク100は、障害許容力及び自己回復力があるという利点を実現する。ターゲット到達可能ノードを再選択してデータを再送信する手順は、CN20へのデータの送信が成功するまで繰り返される。
In fact, the communication link between the individual user node and the target reachable node can fail when sending data from the individual user node to the target reachable node. When the target reachable node cannot receive the data transmitted from the individual user node due to a link failure (step 570), the individual user node performs step 580 to reestablish the connection with the CN20. In step 580, the individual user nodes update a subset of the nodes by destroying the target reachable nodes. Then, the next target reachable node is identified by the same procedure as in
[0050] 上記の第2の例では、データがユーザノード120からターゲット到達可能ノード131に送信されるとき、リンク障害が検出されると仮定する。このターゲット到達可能ノード131は、ユーザノード120によって、識別されたサブセットから破棄されて、更新されたサブセットを与える。更新されたサブセットは、2つの残りの到達可能ノード132、111を含む。到達可能ノード132は、到達可能ノード111の対応する遠さ値(すなわち、3)よりも低い遠さ値(すなわち、2)を有するので、到達可能ノード132が、データ送信のための次のターゲット到達可能ノードとして選択される。
[0050] In the second example above, it is assumed that a link failure is detected when data is transmitted from the
[0051] ネットワーク100では、ユーザノード120〜122、131〜149の各々が、個別のユーザノードの動作の詳細について上記に開示された実施形態のいずれかによるプロセスを実行するように構成されることに留意されたい。
[0051] In the
[0052] 上記に開示された個別のユーザノードの動作の詳細は、データを個別のユーザノードからCN20にBS111〜113の1つを介して送信することに関する。CN20又はBS111〜113が、全てのユーザノード120〜122、131〜149からデータグラムを受信するとき、ネットワークトポロジを記述するネットワーク100のマップは、BS111〜113から選択されるマスタBSによって構成することができる。マップは、定期的に更新され、ユーザノード120〜122、131〜149に定期的に送信することができる。CN20が、ユーザノード120〜122、131〜149から選択される所期のユーザノードに転送すべきデータを有するたびに、全てのユーザノード120〜122、131〜149は、本技術分野で利用可能な技術、例えば、米国特許第7,664,082号及び米国特許第7,941,149号によって、マップを利用して、データをCN20から所期のユーザノードに送信するためのルートを決定することができる。
[0052] Details of the operation of the individual user nodes disclosed above relate to transmitting data from the individual user nodes to CN20 via one of BS 111-113. When the CN20 or BS111-113 receives datagrams from all user nodes 120-122, 131-149, the map of the
[0053] 上記の発明の詳細な説明では、例示的な実施形態が提示されてきたが、数多くの変形が存在することを理解されたい。更に、例示的な実施形態は、単なる例にすぎず、いかなる場合も本発明の範囲、適用可能性、動作又は構成を限定することを意図するものではないことを理解されたい。むしろ、上記の詳細な説明は、当業者に、本発明の例示的な実施形態を実装するための便利なロードマップを提供し、添付の特許請求の範囲に記載される本発明の範囲から逸脱することなく、例示的な実施形態で説明される動作のステップ及び方法の機能及び構成に様々な変更が可能であることが理解されよう。 [0053] Although exemplary embodiments have been presented in the detailed description of the invention above, it should be understood that there are numerous variations. Further, it should be understood that the exemplary embodiments are merely examples and are not intended to limit the scope, applicability, behavior or configuration of the present invention in any case. Rather, the above detailed description provides those skilled in the art with a convenient roadmap for implementing exemplary embodiments of the invention and deviates from the scope of the invention as set forth in the appended claims. It will be appreciated that various changes can be made to the function and configuration of the steps and methods of operation described in the exemplary embodiments without doing so.
10 地理的エリア
20 CN(コアネットワーク)
100 無線マルチホップ通信ネットワーク
111〜113,120〜122,131〜149 ノード
211,212,213 通信リンク
241,242 通信リンク
251,252 通信リンク
337 スキャンエリア
400 ノード
410 プロセッサ
420 トランシーバ
430 アンテナアレイ
440 アンテナ要素
510,520,530,540,550,560,570,580 ステップ
600 リスト
610 到達可能ノードの識別情報
620 到達可能ノードを位置決めするための指示方向
630 遠さ値
640 利用可能容量値
650 ノードモビリティ値
660 リンク最新値
10 Geographical area 20 CN (core network)
100 Wireless Multi-Hop Communication Network 111-113,120-122,131-149 Nodes 211,212,213 Communication Links 241,242 Communication Links 251,252
Claims (18)
前記個別のユーザノードの前記アンテナアレイによって、前記個別のユーザノードの周囲エリアをスキャンして、前記ノードのサブセットを識別し、前記サブセット内の各ノードは、前記個別のユーザノードと無線通信可能な到達可能ノードであり、少なくとも1つのBSとの通信を介して直接的に、又は少なくとも1つの他のユーザノードを間に含むルートを介して間接的に、前記CNに接続可能であり、
前記サブセット内の個別の到達可能ノードのための複数のノード特定情報項目を決定し、前記ノード特定情報項目は、前記個別の到達可能ノードと前記個別のユーザノードとの間のロケーションの遠さ(farness)の度合いを示すための遠さ値を含み、
ターゲット到達可能ノードを選択して、前記個別のユーザノードと前記CNとの間のデータ通信が、前記ターゲット到達可能ノードを介して行われるようにし、前記ターゲット到達可能ノードは、前記ノードの前記サブセットから選択され、前記サブセット内の1つ又はそれ以上の到達可能ノードの中で最も低い遠さ値を有し、前記1つ又はそれ以上のBSの全てが、前記個別のユーザノードと直接通信可能であるとは限らないとき、前記個別のユーザノードが、前記ターゲット到達可能ノードを介する少なくとも1つのBSへのマルチホップ通信によって、前記CNと依然として通信可能であるようになっていることによって、前記CNと全ての前記ユーザノードとの間のデータ通信をサポートするのに十分な前記1つ又はそれ以上のBSの総数を、同じ地理的エリアにわたってマルチホップ通信を用いないシナリオと比較して、低減することができ、
前記個別のユーザノードが前記CNに転送すべきデータを有するとき、前記個別のユーザノードの前記アンテナアレイを、前記ターゲット到達可能ノードを向く方向に向くように構成して、前記方向ではない他のノードへの干渉を最小にし、これによりネットワークの形成及び作動を実現可能にして、前記データを前記ターゲット到達可能ノードに送信する、
ように構成される、
ことを特徴とするネットワーク。 A wireless multi-hop communication network containing a plurality of nodes distributed over a geographical area, wherein the node comprises one or more base stations (BS) and a plurality of user nodes, and the one or more nodes. Further base stations (BS) are connected to the core network (CN), each of the nodes contains an antenna array for adaptive beam forming, and individual user nodes
The antenna array of the individual user nodes scans the surrounding area of the individual user nodes to identify a subset of the nodes, and each node within the subset can wirelessly communicate with the individual user node. It is a reachable node and can connect to the CN directly via communication with at least one BS or indirectly via a route involving at least one other user node.
A plurality of node-specific information items for individual reachable nodes in the subset are determined, and the node-specific information items are the distance between the individual reachable nodes and the individual user nodes (the distance between the individual reachable nodes and the individual user nodes. Includes a distance value to indicate the degree of farness)
A target reachable node is selected so that data communication between the individual user node and the CN is performed via the target reachable node, and the target reachable node is the subset of the node. Selected from, having the lowest distance value of one or more reachable nodes in the subset, all of the one or more BSs can communicate directly with the individual user node. When not necessarily, the individual user node is still communicable with the CN by multi-hop communication to at least one BS via the target reachable node. The total number of one or more BSs sufficient to support data communication between the CN and all said user nodes has been reduced compared to a scenario without multihop communication over the same geographic area. Can be
When the individual user node has data to be transferred to the CN, the antenna array of the individual user node is configured to face the target reachable node and other non- target directions. Transmits the data to the target reachable node by minimizing interference to the node, thereby making network formation and operation feasible.
Is configured as
A network characterized by that.
前記周囲エリアをスキャンして前記サブセットを更新することと、更新後に前記サブセット内の各到達可能ノードのための前記複数のノード特定情報項目を決定することと、前記選択されたターゲット到達可能ノードを更新することとを周期的に繰り返す、
ように構成される、
ことを特徴とする、請求項1に記載のネットワーク。 The individual user node further
Scan the surrounding area to update the subset, determine the plurality of node specific information items for each reachable node in the subset after the update, and select the selected target reachable node. Periodically repeating updating,
Is configured as
The network according to claim 1.
前記ターゲット到達可能ノードが、リンク障害により、前記個別のユーザノードから送信される前記データを受信できないとき、前記ターゲット到達可能ノードを破棄することによって前記サブセットを更新して、次のターゲット到達可能ノードを選択するようにして、前記個別のユーザノードの前記アンテナアレイを、前記次のターゲット到達可能ノードに向くように再構成し、前記データを前記次のターゲット到達可能ノードに再送信することによって、前記ネットワークを、障害許容力及び自己回復力があるものにする、
ように構成される、
ことを特徴とする、請求項1に記載のネットワーク。 The individual user node further
When the target reachable node cannot receive the data transmitted from the individual user node due to a link failure, the target reachable node is updated by destroying the target reachable node to update the next target reachable node. By reconfiguring the antenna array of the individual user nodes towards the next target reachable node and retransmitting the data to the next target reachable node. Make the network fault tolerant and self-healing,
Is configured as
The network according to claim 1.
前記個別のユーザノードは、更に、前記サブセットが、同じ最も低い遠さ値を有する複数の到達可能ノードを有するとき、最も高い利用可能容量値を用いて、前記複数の到達可能ノードから前記ターゲット到達可能ノードを選択するように構成される、
ことを特徴とする、請求項1に記載のネットワーク。 The node specific information item further includes an available capacity value to indicate the available data transmission capacity supported by the individual reachable node.
The individual user nodes further reach the target from the plurality of reachable nodes using the highest available capacity value when the subset has a plurality of reachable nodes having the same lowest distance value. Configured to select possible nodes,
The network according to claim 1.
前記個別のユーザノードは、更に、前記サブセットが、同じ最も低い遠さ値を有する複数の到達可能ノードを有するとき、最も低いノードモビリティ値を用いて、前記複数の到達可能ノードから前記ターゲット到達可能ノードを選択するように構成される、
ことを特徴とする、請求項1に記載のネットワーク。 The node specific information item further includes a node mobility value for indicating the moving speed of the individual reachable node.
The individual user nodes can further reach the target from the plurality of reachable nodes using the lowest node mobility value when the subset has a plurality of reachable nodes having the same lowest distance value. Configured to select a node,
The network according to claim 1.
前記個別のユーザノードは、更に、前記サブセットが、同じ最も低い遠さ値を有する複数の到達可能ノードを有するとき、最も高いリンク最新値を用いて、前記複数の到達可能ノードから前記ターゲット到達可能ノードを選択するように構成される、
ことを特徴とする、請求項1に記載のネットワーク。 The node specific information item further includes a link update value to indicate how recently the individual reachable node has been communicating with the individual user node.
The individual user nodes can further reach the target from the plurality of reachable nodes using the highest link latest value when the subset has multiple reachable nodes having the same lowest distance value. Configured to select a node,
The network according to claim 1.
ことを特徴とする、請求項1に記載のネットワーク。 The data transmitted to the target reachable node is packetized as a datagram according to the IP protocol, and the routing of the transmitting data between the target reachable node and the CN is performed by the individual user node. Invisible to, frees the individual user node from the burden of handling link failure events during data transmission between the target reachable node and the CN.
The network according to claim 1.
個別のユーザノードによって、その前記アンテナアレイによって、前記個別のユーザノードの周囲エリアをスキャンして、前記ノードのサブセットを識別するステップであって、前記サブセット内の各ノードは、前記個別のユーザノードと無線通信可能な到達可能ノードであり、少なくとも1つのBSとの通信を介して直接的に、又は少なくとも1つの他のユーザノードを間に含むルートを介して間接的に、前記CNに接続可能である、ステップと、
前記個別のユーザノードによって、前記サブセット内の個別の到達可能ノードのための複数のノード特定情報項目を決定するステップであって、前記ノード特定情報項目は、前記個別の到達可能ノードと前記個別のユーザノードとの間のロケーションの遠さの度合いを示すための遠さ値を含む、ステップと、
前記個別のユーザノードによって、ターゲット到達可能ノードを選択して、前記個別のユーザノードと前記CNとの間のデータ通信が、前記ターゲット到達可能ノードを介して行われるようにするステップであって、前記ターゲット到達可能ノードは、前記ノードの前記サブセットから選択され、前記サブセット内の1つ又はそれ以上の到達可能ノードの中で最も低い遠さ値を有し、前記1つ又はそれ以上のBSの全てが、前記個別のユーザノードと直接通信可能であるとは限らないとき、前記個別のユーザノードが、前記ターゲット到達可能ノードを介する少なくとも1つのBSへのマルチホップ通信によって、前記CNと依然として通信可能であるようになっていることによって、前記CNと全ての前記ユーザノードとの間のデータ通信をサポートするのに十分な前記1つ又はそれ以上のBSの総数を、同じ地理的エリアにわたってマルチホップ通信を用いないシナリオと比較して、低減することができる、ステップと、
前記個別のユーザノードが前記CNに転送すべきデータを有するとき、前記個別のユーザノードの前記アンテナアレイを、前記ターゲット到達可能ノードを向く方向に向くように構成し、その後、前記方向にはない他のノードへの干渉を最小にし、これによりネットワークの形成及び作動を実現可能にして、前記データを前記ターゲット到達可能ノードに送信するように、前記個別のユーザノードを構成するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 A method for operating a wireless multi-hop communication network, wherein the network includes a plurality of nodes distributed over a geographical area, the nodes being one or more base stations (BS) and a plurality of nodes. The one or more base stations (BS) are connected to a core network (CN), each of which comprises an antenna array for adaptive beam forming, wherein the method comprises ,
A step of scanning the surrounding area of the individual user nodes by the individual user nodes by the antenna array to identify a subset of the nodes, wherein each node in the subset is the individual user node. A reachable node that can wirelessly communicate with the CN, and can connect to the CN directly via communication with at least one BS or indirectly via a route that includes at least one other user node in between. Is the step and
A step of determining a plurality of node-specific information items for individual reachable nodes in the subset by the individual user nodes, wherein the node-specific information items are the individual reachable nodes and the individual reachable nodes. A step and a step that contains a distance value to indicate the degree of distance of the location to and from the user node.
A step of selecting a target reachable node by the individual user node so that data communication between the individual user node and the CN is performed via the target reachable node. The target reachable node is selected from the subset of the nodes and has the lowest distance value of one or more reachable nodes in the subset of the one or more BSs. When not all are directly communicable with the individual user node, the individual user node still communicates with the CN by multi-hop communication to at least one BS via the target reachable node. By being capable, the total number of one or more BSs sufficient to support data communication between the CN and all the user nodes is multi-layered over the same geographic area. Steps that can be reduced compared to scenarios that do not use hop communication,
When the individual user node has data to be transferred to the CN, the antenna array of the individual user node is configured to face the target reachable node and then not in the direction. The steps of configuring the individual user nodes to transmit the data to the target reachable node by minimizing interference with other nodes, thereby making network formation and operation feasible.
A method characterized by including.
前記個別のユーザノードによって、前記周囲エリアをスキャンして前記サブセットを更新することと、更新後に前記サブセット内の各到達可能ノードのための前記複数のノード特定情報項目を決定することと、前記選択されたターゲット到達可能ノードを更新することとを周期的に繰り返すステップ、
を含むことを特徴とする、請求項10に記載の方法。 In addition
The individual user nodes scan the surrounding area to update the subset, determine after the update the plurality of node-specific information items for each reachable node in the subset, and select. A step that periodically repeats updating the targeted reachable node,
10. The method of claim 10.
前記ターゲット到達可能ノードが、リンク障害により、前記個別のユーザノードから送信される前記データを受信できないとき、前記個別のユーザノードを、
前記ターゲット到達可能ノードを破棄することによって前記サブセットを更新して、次のターゲット到達可能ノードを選択するようにして、前記個別のユーザノードの前記アンテナアレイを前記次のターゲット到達可能ノードに向くように再構成し、前記データを前記次のターゲット到達可能ノードに再送信することによって、前記ネットワークを障害許容力及び自己回復力があるものにする、
ように構成するステップ、
を含むことを特徴とする、請求項10に記載の方法。 In addition
When the target reachable node cannot receive the data transmitted from the individual user node due to a link failure, the individual user node is referred to.
The subset is updated by destroying the target reachable node to select the next target reachable node so that the antenna array of the individual user node points towards the next target reachable node. And retransmit the data to the next target reachable node to make the network fault tolerant and self-healing.
Steps to configure,
10. The method of claim 10.
前記個別のユーザノードによって受信され前記個別の到達可能ノードから送信される無線信号の信号強度に応じて、前記遠さ値を決定するステップ、
を含むことを特徴とする、請求項10に記載の方法。 In addition
The step of determining the distance value according to the signal strength of the radio signal received by the individual user node and transmitted from the individual reachable node.
10. The method of claim 10.
前記方法は、更に、前記サブセットが、同じ最も低い遠さ値を有する複数の到達可能ノードを有するとき、前記個別のユーザノードによって、最も高い利用可能容量値を用いて、前記複数の到達可能ノードから前記ターゲット到達可能ノードを選択するステップを含む、
ことを特徴とする、請求項10に記載の方法。 The node specific information item further includes an available capacity value to indicate the available data transmission capacity supported by the individual reachable node.
The method further comprises the plurality of reachable nodes using the highest available capacity value by the individual user nodes when the subset has a plurality of reachable nodes having the same lowest distance value. Including the step of selecting the target reachable node from
10. The method of claim 10.
前記方法は、更に、前記サブセットが、同じ最も低い遠さ値を有する複数の到達可能ノードを有するとき、前記個別のユーザノードによって、最も低いノードモビリティ値を用いて、前記複数の到達可能ノードから前記ターゲット到達可能ノードを選択するステップを含む、
ことを特徴とする、請求項10に記載の方法。 The node specific information item further includes a node mobility value for indicating the moving speed of the individual reachable node.
The method further describes that when the subset has a plurality of reachable nodes with the same lowest distance value, the individual user nodes use the lowest node mobility value from the plurality of reachable nodes. Including the step of selecting the target reachable node.
10. The method of claim 10.
前記方法は、更に、前記サブセットが、同じ最も低い遠さ値を有する複数の到達可能ノードを有するとき、前記個別のユーザノードによって、最も高いリンク最新値を用いて、前記複数の到達可能ノードから前記ターゲット到達可能ノードを選択するステップを含む、
ことを特徴とする、請求項10に記載の方法。 The node specific information item further includes a link update value to indicate how recently the individual reachable node has been communicating with the individual user node.
The method further comprises that when the subset has a plurality of reachable nodes having the same lowest distance value, the individual user nodes use the highest link update value from the plurality of reachable nodes. Including the step of selecting the target reachable node.
10. The method of claim 10.
ことを特徴とする、請求項10に記載の方法。 The data transmitted to the target reachable node is packetized as a datagram according to the IP protocol, and the routing of the transmitting data between the target reachable node and the CN is performed by the individual user node. Invisible to, frees the individual user node from the burden of handling link failure events during data transmission between the target reachable node and the CN.
10. The method of claim 10.
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